高二物理粤教版（2019）选择必修三5.1 原子的结构 课时作业（含解析）

5.1 原子的结构
一、单选题
1．以下说法符合物理学史的是（　　）
A．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
B．为了解释黑体辐射规律，康普顿提出了电磁辐射的能量是量子化的
C．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
D．普朗克将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
2．很多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述符合物理学史实的是（　　）
A．首先提出量子理论的科学家是爱因斯坦
B．光电效应和康普顿效应说明光具有波动性
C．卢瑟福用α粒子散射实验证明原子内部存在着原子核
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子核是有复杂结构的
3．通过研究发现原子处于基态和各激发态时具有的能量为El=-13.6eV、E2=-3.4eV、E3=-1.51eV、E4=-0.85eV。若氢原子从第4能级跃迁到第3能级时，辐射的光子照射某种金属，刚好能发生光电效应。现有大量氢原子处于n＝5的激发态，则在向低能级跃迁时所辐射的各种能量的光子中，可使这种金属发生光电效应的频率种类有（　　）
A．7 B．8 C．9 D．10
4．原子的核式结构学说是卢瑟福根据以下哪个实验现象提出来的（　　）
A．光的衍射实验 B．氢原子光谱实验
C．粒子散射实验 D．阴极射线实验
5．如图为α粒子穿过充满氮气的云室时拍摄的照片，照片中的径迹（　　）
A．①是质子产生的
B．②是氧核产生的
C．③是α粒子产生的
D．④是氮核产生的
6．卢琴福α粒子散射实验的结果，表明了（　　）
A．质子比电子重 B．原子核内存在着中子
C．原子中的正电荷集中在很小的区域范围内 D．可以用人工方法直接观察原子结构
7．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能，能级图如图所示。当大量氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是（　　）
A．电子的动能增加，氢原子系统的总能量增加 B．氢原子系统的电势能减小，总能量减少
C．氢原子可能辐射4种不同波长的光 D．从n＝4到n＝1发出的光的波长最长
8．1885年瑞士的中学教师巴耳末发现，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式：，n为大于2的整数，R为里德伯常量．1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的核式结构原子模型，提出了自己的原子理论．根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：，m与n都是正整数，且n > m．当m取定一个数值时，不同数值的n得出的谱线属于同一个线系．如：m=1，n=2、3、4、…组成的线系叫赖曼系；m=2，n=3、4、5、…组成的线系叫巴耳末系；m=3，n=4、5、6、…组成的线系叫帕邢系；m=4，n=5、6、7、…组成的线系叫布喇开系；m=5，n=6、7、8、…组成的线系叫逢德系．以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是
A．赖曼系 B．帕邢系 C．布喇开系 D．逢德系
二、多选题
9．对于原子光谱，下列说法正确的是（ ）
A．原子光谱是不连续的
B．因为原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的
D．分析物质的光谱，可鉴别物质含哪种元素
10．如图为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可以观察α粒子在各α粒子散射实验个角度的散射情况，下列说法正确的是（ ）
A．α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
B．在图中A．B两位置分布进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多
C．卢瑟福选用不同的金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似
D．卢瑟福根据此实验得出原子的核式结构模型
11．研究粒子散射的实验装置如图所示，关于粒子散射实验，下列说法正确的是（　　）
A．绝大多数粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子内部大部分是中空的
B．少数粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于其与电子发生了碰撞
C．极少数粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小、带正电且占有原子几乎全部质量的核
D．在粒子散射实验中，当粒子最接近原子核时，电势能最小
12．关于原子的核式结构学说，下列说法正确的是（　　）
A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小
B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力
C．原子的全部正电荷和质量都集中在原子核里
D．原子核的直径约是10－10 m
三、解答题
13．按照原子的核式结构模型的比例，假如原子核有绿豆那么大，那么整个原子有多大？
14．简述当人们发现质子后为什么认定原子核中一定还有不带电的未知粒子。
15．散射的α粒子有极少数偏转角超过，有的甚至被原路弹回，偏转角几乎达到。请你猜想一下原子内部正电荷的分布情况。
参考答案：
1．A
【详解】A． 德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性。故A正确；
B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出了电磁辐射的能量是量子化的。故B错误；
C． 卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构。故C错误；
D．玻尔量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征。故D错误。
故选A。
2．C
【详解】A．首先提出量子理论的科学家是普朗克，故A错误。
B．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，故B错误；
C．卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，故C正确；
D．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是有复杂结构的，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】根据光电效应方程知，逸出功等于第4能级和第三能级间的能极差
大量氢原子处于 n=5 的激发态，能放出光子的频率的种数为种，但是第5能级跃迁到第4能级发出的光子能量小于0.66eV，所以可使这种金属发生光电效应的频率种类为9种，ABD错误，C正确。
故选C。
4．C
【详解】卢瑟福通过粒子散射实验，发现绝大多数粒子不发生偏转，只有极少数粒子发生大角度偏转，进而提出了原子的核式结构模型，C正确，ABD错误。
故选C。
5．B
【详解】AD．①④是a粒子与氮核撞击前产生的径迹，方向不变，AD错误；
BC．根据电荷数守恒和质量数守恒，a粒子与氮核发生核反应，产生氧核和质子，核反应方程为
氧核质量大，带电量多，电离强，所以分叉后粗而短的是氧核的轨迹；质子质量小，带电量少，电离弱，所以分叉后细而长的是质子的轨迹；②是氧核产生的，③是质子产生的。B正确，C错误。
故选B。
6．C
【详解】粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有粒子质量的，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，粒子质量大，其运动方向几乎不改变。粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小。
故选C。
7．B
【详解】AB．当向低能级跃迁时，轨道半径减小，根据公式
解得
可得电子的动能增大，电势能减小；由于释放光子，氢原子系统的总能量减小，故A错误，B正确；
C．大量氢原子从的能级向低能级跃迁时，可能发出种不同波长的光子，故C错误；
D．从到发出的光的能量最小，波长最长，故D错误。
故选B。
8．A
【详解】与可见光相比，紫外线的频率高，能量高，即题目列出的线系中能量最高的即为紫外光区．而根据频率，即波长最短的为紫外光区．根据
可得即最大的波长最短，频率最高能量最大即紫外线区．根据已知条件可得赖曼系的能量最高为紫外光区．选项A正确，BCD错误。
故选A。
9．AC
【详解】A．原子光谱是不连续的亮线组成的，是线状谱，不是连续谱，A正确；
BC．原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，而各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，所以不同原子的原子光谱是不相同的，B错误，C正确；
D．明线光谱和暗线谱特征谱线与原子的结构有关，可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质，但不能利用物质的连续光谱分析物质中含有哪种元素，D错误。
故选AC。
10．ACD
【详解】B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数较少，而放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，B错误；
A．α粒子撞击到金原子后，因库仑力作用，且质量较大，从而出现的反弹，A正确；
C 、选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似，故C正确；
D．卢瑟福根据此实验得出原子的核式结构模型，D正确；
故选ACD。
11．AC
【详解】AC．绝大多数粒子沿直线穿过，偏转角很小，说明原子核内部大部分是中空的，极少数粒子被弹回，说明原子中心是一个体积小、带正电且占有原子几乎全部质量的核，AC正确；
B．少数粒子穿过金箔后发生较大角度的偏转是由于粒子受到金属原子核的斥力作用较大，而非与电子发生了碰撞，B错误；
D．在粒子散射实验中，当粒子接近原子核时，电场力对粒子做负功，电势能增加，因此粒子最接近原子核时，电势能最大，D错误。
故选AC。
12．AB
【详解】根据α粒子散射实验，绝大多数的α粒子都沿着直线穿过金箔，少数的α粒子发生大角度的偏转，有的甚至被弹回，说明原子内绝大部分区域是“空”的，少数被弹回说明原子全部正电荷都集中在很小的原子核内，并且除了核外电子，其他质量都集中在原子核内，根据散射的概率算出原子核的直径约是10－15 m，电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑力提供向心力，A、B正确，C、D错误。
故选AB。
13．直径为
【详解】原子核直径大小的数量级为，原子直径大小的数量级为，绿豆直径为，则原子为原子核的
倍
若原子核有绿豆大，则原子半径直径大小为
14．见解析
【详解】如果原子核中只有质子，那么，任何一种原子核的质量与电荷量之比，都应该等于质子的质量与电荷量之比。但事实是绝大多数原子核的质量与电荷量之比都大于质子的相应比值。卢瑟福猜想，原子核内可能还存在着另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，他把这种粒子叫作中子（neutron）。
15．原子内部正电荷只占原子体积的很小一部分，且集中分布在原子核上
【详解】原子是由原子核和核外电子构成的，原子核体积小，质量大，原子的质量主要集中在原子核上，原子核外有一个非常大的空间，核外电子围绕原子核作高速运动。若原子内部的正电荷在原子内均匀分布，则不会出现只有极少数α粒子发生大角度散射的现象，说明原子的正电荷不是均匀分布的，即可猜想原子内部正电荷只占原子体积的很小一部分，且集中分布在原子核上。